Mentre sappiamo che il rapido movimento degli occhi – o REM – il sonno è una parte essenziale del sonno ristoratore, non sappiamo molto su cosa lo controlli. Ora, i ricercatori – usando una nuova tecnologia chiamata optogenetica – hanno scoperto che possono scatenare l’inimicidio degli episodi REM facendo brillare una luce direttamente su cellule cerebrali o neuroni selezionati.
Il team – compresi i membri del Massachusetts Institute of Technology (MIT) e della Harvard Medical School, entrambi in Massachusetts – riferisce il loro lavoro nel.
Nel loro rapporto di studio, i ricercatori spiegano che sappiamo già che il tronco cerebrale contiene cellule o neuroni colinergici che sono coinvolti nel controllo del REM. Ma – poiché quella regione del cervello contiene anche molti altri tipi di cellule – non è facile stuzzicare il ruolo unico dei neuroni colinergici.
L’autrice principale Dr. Christa Van Dort, del Dipartimento di Scienze del cervello e cognitive del MIT, spiega che studi precedenti hanno suggerito che i neuroni del tronco cerebrale sono attivi quando siamo svegli e anche durante il sonno REM, ma, “nessuno potrebbe attuare se il licenziamento di questi cellule specifiche erano responsabili della transizione al sonno REM. “
Così, nel loro studio, il team si proponeva di indagare se i neuroni colinergici potessero indurre il sonno REM. Hanno usato una tecnologia radicalica chiamata optogenetica che sta aiutando gli scienziati a capire il cablaggio del cervello controllando l’attività delle cellule cerebrali con la luce.
L’attivazione dei neuroni colinergici aumenta il numero di episodi di sonno REM
Nell’optogenetica, i neuroni sono fatti reagire alla luce con l’inserimento di una proteina presente nelle alghe. In natura, la proteina rispetta determinate lunghezze d’onda della luce, permettendo alle alghe di muoversi.
Nel 2005, i ricercatori della Stanford University hanno scoperto che se si inserisce la proteina in alcuni tipi di cellule cerebrali, si potrebbe quindi accendere una luce su di loro e attivarla – essenzialmente controllando l’attività cerebrale a livello delle singole cellule.
Per il loro studio, il dottor Van Dort e colleghi hanno usato topi in cui la proteina fotosensibile era stata inserita nei loro neuroni colinergici. I neuroni potrebbero essere attivati tramite un dispositivo a fibre ottiche montato sulle teste dei topi.
Hanno scoperto che attivando i neuroni colinergici sensibilizzati alla luce durante il sonno non-REM, è aumentato il numero – ma non la durata – degli episodi di sonno REM che i topi avevano. Ulteriori analisi hanno mostrato che gli episodi REM indotti hanno accompagnato da vicino gli episodi REM naturali.
Il team sta ora esplorando come il sistema del cervello colinergico si collega a sistemi cerebrali che sono già noti per essere importanti per il sonno REM. E stanno anche sviluppando e testando modi per produrre un sonno non-REM migliore.
L’obiettivo è migliorare i modi per progettare il sonno naturale
Lo studio è importante perché fornisce nuovi indizi su come il sonno REM è controllato – un passo verso la comprensione di come il sonno naturale negli esseri umani.
Ottenere il giusto tipo di sonno e abbastanza è importante per aiutare il cervello a recuperare e ripristinare se stesso. Aiuta anche a elaborare i ricordi, ricaricare il sistema immunitario e mantenere le altre funzioni corporee.
Le diverse fasi del sonno fanno bene a cose diverse, dice l’autore senior dello studio Emery Brown, Edward Hood Taplin, professore di ingegneria medica al MIT.
Gli studi sugli animali dimostrano che l’apprendimento avviene durante il sonno REM, mentre il sonno ad onde lente – noto come stadio non REM tre – è importante per farci sentire riposati e rinfrescati.
Finora, i farmaci non sono stati in grado di replicare i benefici del sonno naturale – dove gli stati REM e non-REM si alternano ogni 90 minuti, come spiega il Prof. Brown: “Quello che fanno è creare sedazione .Se sei fortunato, la sedazione consente al tuo meccanismi naturali del sonno da assumere. “
L’obiettivo finale del team è trovare modi migliori per creare un sonno naturale. Per fare ciò, intendono creare e studiare le diverse fasi del sonno separatamente e poi insieme.
recentemente riportato su un altro studio di optogenetica in cui i ricercatori hanno trovato un modo per leggere e scrivere segnali cerebrali usando lampi di luce.
In questo studio, i ricercatori dell’University College di Londra nel Regno Unito hanno dimostrato che potevano usare la luce per innescare le cellule cerebrali inselected di attività e ottenere cellule individuali per emettere un colore unico quando attivo. In tal modo, in effetti, potevano selezionare i partecipanti al cervello in diversi modelli e misurare come reagiva il circuito scelto.
